Haswell、Sandy Bridge、Ivy Bridge和Skylake的BTB大小是多少？

Question

有没有方法可以确定或者找到Haswell、Sandy Bridge、Ivy Bridge和Skylake英特尔处理器的分支目标缓冲区大小？

- samira

Answer 1

您可以通过Agner Fog的软件优化资源了解更多信息，网址为：http://www.agner.org/optimize/

BTB应该包含在《英特尔、AMD和VIA CPU的微架构：面向汇编程序员和编译器制造商的优化指南》中，网址为：http://www.agner.org/optimize/microarchitecture.pdf

3.7 英特尔Sandy Bridge和Ivy Bridge中的分支预测

BTB组织。 根据非官方传言，Sandy Bridge中的分支目标缓冲区比Nehalem大。 目前尚不知道它是否有一个级别，就像Core 2和早期处理器一样，还是像Nehalem一样有两个级别。它可以处理每16字节代码中的最多四个调用指令。如果在16字节的代码中有超过3个分支指令，则条件跳转将不太有效率。

3.8 英特尔Haswell，Broadwell和Skylake中的分支预测

BTB组织。 分支目标缓冲区的组织方式尚不清楚。 看起来相当大。

英特尔可能会在《Intel 64和IA-32体系结构优化参考手册》中描述一些数据，网址为：http://www.intel.com/content/www/us/en/architecture-and-technology/64-ia-32-architectures-optimization-manual.html，关于“3.4.1分支预测优化”，但仍然没有大小信息。

虽然看起来很奇怪，但1998-2000年间的cpu id中没有有关BTB的信息：http://www.installaware.com/forums/oldattachments/02142006163/tstcpuid.c （作者：Gerald J. Heim，德国图宾根大学）。仍未列在http://www.felixcloutier.com/x86/CPUID.html或一些来自英特尔工作人员的公共材料中...

 * This table describes the possible cache and TLB configurations
 * as documented by Intel. For now AMD doesn't use this but gives
 * exact cache layout data on CPUID 0x8000000x.
 *
 * MAX_CACHE_FEATURES_ITERATIONS limits the possible cache information
 * to 80 bytes (of which 16 bytes are used in generic Pentii2).
 * With 80 possible caches we are on the safe side for one or two years.
 *
 * Strange enough no BHT, BTB or return stack data is given this way...

应该有一些性能监控单元（PMU）计数器用于BTB，有实验可以从运行特殊测试程序中获取BTB大小，请查看Matt Godbolt的http://xania.org/201602/haswell-and-ivy-btb。结论：从这些结果来看，似乎Ivy Bridge（因此很可能是Sandy Bridge）对于无条件分支的BTB查找使用了几乎相同的策略，尽管表格大小更大：4096个条目分为1024组，每组4路。对于Haswell，似乎采取了一种新的确定集合和清除条目的方法。他还发表了关于分支预测及其事件的更多帖子：

• http://xania.org/201602/bpu-part-one 新er Intel处理器上的静态分支预测
• http://xania.org/201602/bpu-part-two 分支预测 - 第二部分
• http://xania.org/201602/bpu-part-three 当代Intel芯片中的BTB
• http://xania.org/201602/bpu-part-four 分支目标缓冲区，第2部分

他的代码是公开的，基于Agner的测试：https://github.com/mattgodbolt/agner：https://github.com/mattgodbolt/agner/blob/master/tests/btb_size.py，https://github.com/mattgodbolt/agner/blob/master/tests/branch.py。

- osgx

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分支预测似乎是CPU公司不公开细节的“秘密武器”之一，可能是为了不帮助竞争对手而故意保密。我们所知道的大多数都是基于对其工作原理的理论实验测试。不可否认，我们能够推断出这么多信息真的很有趣。 - Peter Cordes

如何在开源OOO CPU内核中实现良好的分支预测，例如https://github.com/ucb-bar/riscv-boom/blob/master/src/main/scala/bpd_pipeline.scala 、http://riscv.org/wp-content/uploads/2016/01/Wed1345-RISCV-Workshop-3-BOOM.pdf#page=20 和 https://ccelio.github.io/riscv-boom-doc/的第三章。 - osgx